dot
dot
dot
การใช้งาน
dot
dot
สาระน่ารู้
dot
dot
รวมลิงค์วิดีโอคลิป
dot
dot
รวมลิงค์เว็บเพื่อนบ้าน
dot




การแยกน้ำออกจากน้ำมัน

การแยกน้ำออกจากน้ำมัน

น้ำสามารถอยู่ในน้ำมันได้สามสถานะ คือ

- Dissolved water คือน้ำส่วนที่ละลายเข้าไปปนกับน้ำมัน โมเลกุลของน้ำแตกตัวกระจายอยู่ในน้ำมัน  เปรียบเสมือนความชื้นในอากาศ เรารู้ว่ามีน้ำในอากาศแต่เนื่องจากโมเลกุลได้แตกตัวออกไปทำให้เรามองไม่เห็น  น้ำที่ละลายในน้ำมันก็มองไม่เห็นเช่นเดียวกัน  น้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ เช่น น้ำมันไฮดรอลิค น้ำมันเทอร์ไบน์  มักจะมีน้ำละลายอยู่ได้ 200 – 600 ส่วนในล้านส่วน (0.02-0.06%)  ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและอายุของน้ำมัน  น้ำมันเก่าจะสามารถรับน้ำในสภาพสารละลายได้มากกว่าน้ำมันใหม่ 3-4 เท่า

- Emulsified  เมื่อมีน้ำปนในน้ำมันจนเกินจุดอิ่มตัวที่น้ำจะละลายเข้าไปในน้ำมันได้  น้ำจะกลายเป็นสารแขวนลอยขนาดเล็กปนในน้ำมัน เรียกว่า Emulsion  คล้าย ๆ กับการเกิดหมอก เนื่องจากความชื้นในอากาศมากกว่าจุดอิ่มตัวแล้ว ทำให้เกิดละอองน้ำขนาดเล็กหรือหมอก  สำหรับน้ำมันหล่อลื่น น้ำส่วนนี้จะทำให้น้ำมันเป็นฝ้ามัว ไม่ใสเหมือนน้ำมันใหม่

- Free water   หากมีน้ำมากกว่านั้นอีก  น้ำจะแยกตัวออกจากน้ำมันเป็นชั้นของน้ำ และชั้นของส่วนที่เป็น Emulsion  เหมือนกับฝนที่ตกลงมาเมื่อมีความชื้นในอากาศมากเกินไป  สำหรับน้ำมันหล่อลื่นที่ผลิตจากน้ำมันแร่และน้ำมันสังเคราะห์ที่มีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า 1 แล้ว น้ำส่วนนี้จะตกอยู่ที่ก้นถัง


ผลของการปนเปื้อนด้วยน้ำ

น้ำที่ปะปนอยู่ในน้ำมันหล่อลื่นมักจะเป็นตัวสร้างปัญหาให้กับเครื่องจักรเกือบทุกอุตสาหกรรม  โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่มีความชื้น สูงเช่น ในโรงงานกระดาษและเยื่อ  เครื่องจักรนอกอาคาร เช่น เครื่องจักรกลก่อสร้าง เครื่องจักรงานเหมือง และเครื่องจักรที่มีการล้างทำความสะอาดบ่อย ๆ เช่นในโรงงานอาหาร
น้ำส่งผลเสียต่อทั้งน้ำมันและเครื่องจักร  เพราะจะทำให้เกิดปฏิกริยาอ๊อกซิเดชั่นและทำให้สารเพิ่มคุณภาพบางตัวเสียหาย  ต่อมาน้ำจะแยกตัวออกจากน้ำมันไปตกที่ก้นถัง  น้ำจะทำให้สารเพิ่มคุณภาพเสื่อมสภาพ และบางครั้งทำให้เกิดสารที่กัดกร่อนเกิดขึ้น  น้ำมันหล่อลื่นที่มีน้ำเป็นส่วนผสมจะไม่สามารถให้การหล่อลื่นได้ดี  จึงเป็นต้นเหตุให้เกิดการสึกหรอและเสียหายเร็วกว่ากำหนด   น้ำยังส่งผลต่อเครื่องจักรได้โดยตรงตามบทสรุปด้านล่างนี้

  •  สนิมและการกัดกร่อน   น้ำมีผลต่อผิวเหล็กและโลหะในการสร้างออกไซด์ของเหล็ก  น้ำและกรดในน้ำมันเพิ่มความสามารถในการทำลายเหล็กและวัตถุที่ไม่ใช่เหล็ก  สนิมและการกัดกร่อนทำให้ผิวโลหะเสียหายอย่างรวดเร็ว
  • โพรงไอน้ำ (Vaporous Cavitation)   ถ้าความดันไอของน้ำ ไปถึงจุดที่เครื่องจักรมีความดันต่ำ เช่นท่อดูดของปั๊ม  ฟองอากาศ จะขยายตัว   เมื่อผ่านเข้าไปยังจุดที่มีความดันสูงเช่น ในปั๊ม และจุดที่รับภาระของลูกปืน  ฟองอากาศจะหดตัวอย่างรวดเร็ว และกลายเป็นของเหลวอีกครั้ง  หยดน้ำขนาดเล็กนี้จะกระแทกพื้นที่เล็ก ๆ ของผิวเครื่องจักรด้วยความแรง คล้าย ๆ กับหัวฉีดขนาดเล็ก ซึ่งจะทำให้เกิดความล้าบนผิวโลหะเป็นจุดเล็ก ๆ   การมีน้ำปนในน้ำมันยังทำให้น้ำมันสามารถปนกับอากาศได้ดีขึ้น จึงทำให้มีผลของคาวิเตชั่นจากก๊าซได้ด้วย
  •  ความแข็งแรงของฟิลม์น้ำมันน้อยลง   ฟิล์มน้ำมันในจุดที่รับภาระเช่น จุดสัมผัสของลูกปืนกับรางวิ่ง และจุดบนผิวฟันเฟืองที่ขบกันบนแนวเส้นพิต  จะแข็งแรงมากเนื่องจากมีแรงกดทับ หรือความดันสูงมาก ความหนืดของน้ำมันบริเวณนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันสูงขึ้น แต่น้ำไม่ได้มีคุณสมบัติเช่นนี้  ความหนืดของน้ำจะคงเดิม หรือตกลงเล็กน้อยเมื่อความดันสูงขึ้น  ดังนั้นหากมีน้ำเข้าไปปนกับน้ำมันจะทำให้ผิวสัมผัสมีโอกาสล้า และเสียหายได้เนื่องจากผิวโลหะจำสัมผัสกันโดยตรง 

การจัดการการปนเปื้อนด้วยน้ำ

วิธีการที่ดีที่สุดคือการป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปปนกับน้ำมันหล่อลื่น  น้ำมักจะเข้าไปในน้ำมันได้เมื่อน้ำมันสัมผัสกับอากาศ  ดังนั้นเราควรที่จะ

  •  จัดการน้ำมันใหม่อย่างเหมาะสม
  •  ใช้ตัวดูดความชื้นของช่องหายใจ หรืออุปกรณ์อื่นเพื่อป้องกันการสัมผัสของน้ำมันกับอากาศ


Air Breather filter

  •  ใช้ซีลคอเพลา และซีลไวเปอร์ ที่มีคุณภาพดี
  •  ให้หลีกเลี่ยงการชำระล้างที่เพลา ช่องเติมน้ำมัน และช่องหายใจ เมื่อต้องการทำความสะอาดเครื่องจักร และถ้าเป็นไปได้ให้ หลีกเลี่ยงการใช้น้ำแรงดันสูงในบริเวณซีล

ถึงแม้ว่าได้มีความพยายามในการป้องกันการปนเปื้อนด้วยน้ำแล้วก็ตาม  แต่สำหรับเครื่องจักรหลายประเภท การปนเปื้อนด้วยน้ำก็ยังเป็นไปได้มาก  ตารางข้างล่างนี้เป็นวิธีการกำจัดน้ำออกจากน้ำมันที่พบบ่อยมากที่สุด  ซึ่งจะแสดงให้เห็นว่าแต่ละวิธีมีประสิทธิภาพในการกำจัดน้ำมันแตกต่างกันอย่างไร

  

 

  • Gravity Separation การใช้แรงโน้มถ่วงของโลก  เพราะว่าน้ำจะมีความถ่วงจำเพาะสูงกว่าน้ำมันไฮดรอลิค (อาจมีข้อยกเว้นบ้างในบางกรณี) น้ำมักจะตกอยู่ที่ก้นถังน้ำมันหากวางทิ้งไว้นิ่ง ๆ ซักระยะหนึ่ง  การใช้ถังเก็บน้ำมันที่มีก้นเป็นรูปกรวย และให้ความร้อนกับน้ำมันเล็กน้อย จะช่วยให้การแยกน้ำด้วยวิธีนี้ได้ผลดีขึ้น  น้ำมันที่มีความหนืดสูง ผลที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่น และสิ่งเจอปนอื่น ๆ จะทำให้การแยกน้ำด้วยวิธีนี้ได้ผลน้อยลง  การใช้แรงโน้มถ่วงแยกน้ำจะไม่สามารถแยกน้ำที่แตกตัวปนกับน้ำมัน  (Emulsified) และน้ำส่วนที่ละลายเข้าไปปนกับน้ำมัน (dissolved) ได้ 

 

  • Centrifugal Separation – การหมุนเหวี่ยงน้ำมัน  อาศัยหลักการความแตกต่างของความถ่วงจำเพาะ ซึ่งจะมีผลมากเมื่อน้ำมันที่น้ำเจือปนถูกหมุนเหวี่ยงด้วยความเร็วสูง  วิธีนี้จะแยกน้ำส่วนที่เป็นไม่รวมกับน้ำมัน  (Free water) ได้ดีกว่าการใช้แรงโน้มถ่วง และยังสามารถแยกน้ำส่วนที่เป็น Emulsified ได้บางส่วนอีกด้วย แต่ไม่สามารถแยก น้ำที่ละลายเข้าไปผสมกับน้ำมัน (Dissolved water) ได้  เหมาะสำหรับใช้กับน้ำมันที่มีคุณสมบัติในการป้องกันการรวมตัวกับน้ำสูง
  •  Coalescing Separation – จะช่วยให้ละอองน้ำที่ลอยตัวในน้ำมันหรือ Emulsified water เกาะตัวกันและมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งจะทำให้น้ำแยกตัวออกจากน้ำมันได้ง่ายขึ้น   การที่หยดน้ำมีขนาดใหญ่จะทำให้มีพื้นที่ผิวสัมผัสกับน้ำมันน้อยกว่า  ละอองน้ำขนาดเล็ก ๆ หลาย ๆ ตัว( ที่รวมกันแล้วมีปริมาตรเท่ากันหยดน้ำขนาดใหญ่)  จึงทำให้น้ำแยกตัวออกจากน้ำมันได้ง่ายขึ้น  วิธีนี้ได้ผลดีกับน้ำมันที่มีความหนืดน้อย เช่น  การแยกน้ำออกจากน้ำมันเชื้อเพลิง  แต่วิธีนี้ก็ไม่สามารถแยกน้ำส่วนที่ละลายเข้าไปปนกับน้ำมันได้


  • Absorbent Polymer Separation – น้ำที่แยกตัวเป็นอิสระ (Free water) และน้ำที่แตกตัวปนอยู่ในน้ำมัน  (Emulsified)  จะถูกโพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติในการดูดซับน้ำดูดเอาไว้  วิธีนี้คล้าย ๆ กับการใช้ไส้กรองแบบแท่ง  น้ำจะทำให้โพลีเมอร์พอง  ดังนั้นจึงทำให้เกิดความดันขึ้นในระบบ และต้องเปลี่ยนตัวดูดซับน้ำเมื่ออิ่มตัวแล้ว  ซึ่งไม่เหมาะกับการแยกน้ำปริมาณมาก ๆ แต่เหมาะกับการบำรุงรักษาระบบหล่อลื่นที่แห้งและไม่มีน้ำเข้ามาเจือปนมากนัก   วิธีการนี้ไม่สามารถแยกน้ำส่วนที่ละลายเข้าไปในน้ำมันได้
  • Vacuum Distillation – วิธีการนี้สามารถแยกน้ำที่เป็นอิสระ น้ำที่แตกตัวปนอยู่ในน้ำมัน และน้ำที่ละลายเข้าไปผสมในน้ำมันได้อย่างมีประสิทธิภาพ  อาศัยหลักการฉีดน้ำมันให้มีพื้นที่ผิวมากขึ้น และอุ่นน้ำมันให้มีอุณหภูมิประมาณ 66 -71 องศาเซลเซียส  และทำให้น้ำมันกระจายตัวภายใต้ความดันประมาณ 28 นิ้วปรอท  โดยปกติหากลดความดันลงเหลือ 25 นิ้วปรอท จุดเดือดของน้ำจะลดลงเหลือ 56 องศาเซลเซียส  ทำให้สามารถแยกน้ำออกจากน้ำมันได้โดยที่อุณหภูมิของน้ำมันไม่สูงเกินไปที่จะสร้างความเสียหายให้กับน้ำมันพื้นฐานและสารเพิ่มคุณภาพ  การใช้วิธีนี้ยังสามารถแยกสารอื่น ๆ ได้ เช่นสารทำความเย็น สารระเหย และน้ำมันเชื้อเพลิง ได้
  • Headspace Dehumidification – วิธีการนี้เป็นการเอาอากาศ ที่อยู่ภายในช่องว่างระหว่างผิวถังน้ำมันด้านในกับระดับผิวน้ำมันออกมา แล้วทำให้อากาศแห้ง และเติมกลับเข้าไปในถังน้ำมันใหม่  หากน้ำมันมีน้ำปนอยู่ น้ำจะระเหยออกมาปนกับอากาศ และความชื้นจะถูกกำจัดออกไปจากอากาศอีกครั้งหนึ่ง  วิธีการนี้มีข้อดีคือน้ำมันไม่ต้องสัมผัสกับเครื่องกรอง หรือเครื่องจักรสำหรับการแยกน้ำออกจากน้ำมันเลย  และสามารถแยกน้ำทั้งที่เป็นอิสระ น้ำที่แตกตัวอยู่ในน้ำมัน และน้ำที่ละลายอยู่ในน้ำมันออกได้

บทสรุป
การควบคุมปริมาณน้ำในน้ำมัน เหมือนกับการควบคุมคอเลสเตอรอล   ที่จะควบคุมเป็นบางครั้งบางคราวแต่หวังว่าจะได้ผลดีเลิศ  การควบคุมปริมาณน้ำ ต้องมีการเปลี่ยนแปลงวิธีการทำงาน  และต้องปรับปรุงเรื่องต่าง ๆ รวมทั้งอาจต้องมีการดัดแปลงเครื่องจักรบ้าง  แต่หากเทียบกับความเสียหายที่น้ำจะมีผลต่อเครื่องจักรแล้วก็นับว่าเป็นเรื่องที่คุ้มค่า น่าทำ 

  Share




สาระน่ารู้

ระบบไฮดรอลิค
ส่วนประกอบของน้ำมันหล่อลื่น
น้ำมันต้องสะอาดแค่ไหน ? article
ผลต่อเครื่องจักร article
การกรองแบบ In-line และ By-pass article
ทำไมต้องกรองละเอียด
น้ำมันสะอาดช่วยประหยัดเงิน
NAS 1638 และ ISO 4406
ตารางเปรียบเทียบ ISO และ NAS
การบำรุงรักษาน้ำมันไฮดรอลิค
6 ข้อผิดพลาดในการใช้งานระบบไฮดรอลิค
การควบคุมการปนเปื้อนใน Gearbox
การกรองน้ำมันเกียร์
เกียร์บ็อกร้อนเกินไป
การคำนวณเวลาในการกรอง
Filtroil กับอายุของน้ำมัน
การจัดการน้ำมันหล่อลื่น
Water Glycol
งานดึงลวด
การอบชุบโลหะด้วยความร้อน
น้ำมันชุบแข็ง
Coolant Oil Skimmer
น้ำมันถ่ายเทความร้อน
การบำรุงรักษาน้ำมันหล่อเย็น
การแยกตะกอนออกจากน้ำมันหล่อเย็น
เรื่องน่ารู้น้ำมันหล่อเย็น
งานฉีดพลาสติก
อันตรายจากหมอกละอองน้ำมัน (Oil mist)
ระบบหล่อลื่นเทอร์ไบน์
โคลนหรือตะกอนในน้ำมันคูลแลนท์
หลักการทำงานของเครื่องแยกละอองน้ำมันด้วยไฟฟ้าสถิต
การจัดการเศษโลหะจากงานขึ้นรูปโลหะ (chip management)
ผลของคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิงต่อเครื่องยนต์
Dust and Mist Collector
น้ำมันเทอร์ไบน์ และการบำรุงรักษา
ประเภทของงานบำรุงรักษา
กรองแบบบายพาสสำหรับเครื่องยนต์
Beta Ratio
Mesh to Micron
Micro deburring and finishing